(57)【要約】【課題】検出器のリセット（リフレッシュ）動作してから、Ｘ線パルス曝射、データ読み出しのサイクルに連れて検出器の感度が低下する現象を補正することができる放射線画像撮影装置を提供すること。【解決手段】Ｘ線照射を受けて感度が変動する検出器を使用してＸ線画像を撮影する放射線画像撮影装置において、検出器の感度劣化関数を保持し、検出器をリセット（リフレッシュ）動作して以来の複数回のＸ線曝射と検出器読出しのサイクルのデータ補正に際して、劣化関数は検出器をリセット（リフレッシュ）動作して以来の累積Ｘ線検出量及び／又は読出しサイクル数と感度劣化の関係を表す感度劣化関数であって、複数回のＸ線曝射と検出器読出しサイクルの累積Ｘ線検出量及びサイクル数を計算する手段を有し、累積検出量及びサイクル数を基にそれぞれのサイクルの読出しデータを補正する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線照射を受けて感度が変動する検出器を使用してＸ線画像を撮影する放射線画像撮影装置において、
前記検出器の感度劣化関数を保持し、前記検出器をリセット（リフレッシュ）動作して以来の複数回のＸ線曝射と検出器読出しのサイクルにおいて、前記検出器読出しデータに対して前記感度劣化関数を適用してデータを補正することを特徴とする放射線画像撮影装置。
【請求項２】
前記劣化関数は前記検出器をリセット（リフレッシュ）動作して以来の累積Ｘ線検出量と感度劣化の関係を表す感度劣化関数であって、前記複数回のＸ線曝射と検出器読出しサイクルの累積Ｘ線検出量を計算する手段を有して、前記累積検出量を基にそれぞれのサイクルの読出しデータを補正することを特徴とする請求項１記載の放射線画像撮影装置。
【請求項３】
前記劣化関数は前記検出器をリセット（リフレッシュ）動作して以来の読出しサイクル数と感度劣化の関係を表す感度劣化関数であって、前記複数回のＸ線曝射と検出器読出しサイクルのサイクル数を計算する手段を有して、前記サイクル数を基にそれぞれのサイクルの読出しデータを補正することを特徴とする請求項１記載放射線画像撮影装置。
【請求項４】
前記劣化関数は前記検出器をリセット（リフレッシュ）動作して以来の累積Ｘ線検出量及び読出しサイクル数と感度劣化の関係を表す感度劣化関数であって、前記複数回のＸ線曝射と検出器読出しサイクルの累積Ｘ線検出量及びサイクル数を計算する手段を有して、前記累積検出量及びサイクル数を基にそれぞれのサイクルの読出しデータを補正することを特徴とする請求項１記載の放射線画像撮影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線画像撮影装置、特にはフラットパネルを使用するＸ線デジタル断層撮影装置、或は動画像撮影装置に関するものである。特には、センサのリセット（リフレッシュ）からの累積読み出し電荷量に依存して感度を補正する方法或は装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線の検出器を連続で使用する場合には、動的な感度補正が必要な場合がある。特許文献１には、ＣＴ用の固体検出器において、経時変化しない第２の検出器を使用して、固体検出器経時感度劣化関数と直前のスキャンからの時間的感度復帰関数を予め計測しておいて、検出器が受信したデータを補正する技術が開示されている。
【０００３】
又、特許文献２には、Ｘ線ラインセンサにおいて、Ｘ線強度に対する非線型な特性を保存して感度補正関数とし、撮影時においては線量変動を検出する第２のＸ線モニタの出力を使用して線量変動補正をするとともに、前記感度補正を行う技術が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平８−２４３１０１号公報
【特許文献２】特開平１０−２７２１２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、データ補正手段は、Ｘ線検出器の構造に依存しており、従来提案されているような補正関数では、ＭＩＳ構造を有する検出器のような検出器の感度補正を行うことはできなかった。具体的には、ＭＩＳ構造センサはリセット動作を必要とし、このリセット動作からの要因で感度が異なり、１回のリセットからの複数の光入力、複数の読出し動作を行うような動画撮影に関しての補正方法の開発が必要であった。
【０００６】
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、検出器のリセット（リフレッシュ）動作してから、Ｘ線パルス曝射、データ読み出しのサイクルに連れて検出器の感度が低下する現象を補正することができる放射線画像撮影装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明は、Ｘ線照射を受けて感度が変動する検出器を使用してＸ線画像を撮影する放射線画像撮影装置において、前記検出器の感度劣化関数を保持し、前記検出器をリセット（リフレッシュ）動作して以来の複数回のＸ線曝射と検出器読出しのサイクルのデータ補正に際して、前記劣化関数は前記検出器をリセット（リフレッシュ）動作して以来の累積Ｘ線検出量及び／又は読出しサイクル数と感度劣化の関係を表す感度劣化関数であって、前記複数回のＸ線曝射と検出器読出しサイクルの累積Ｘ線検出量及びサイクル数を計算する手段を有し、前記累積検出量及びサイクル数を基にそれぞれのサイクルの読出しデータを補正することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、検出器のリセット（リフレッシュ）動作してから、Ｘ線パルス曝射、データ読み出しのサイクルに連れて検出器の感度が低下する現象を補正することが可能になった。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１にＭＩＳ構造の光検出器１素子の等価回路を示す。以下の例は２次元アモーファスシリコンセンサについて説明を加えていくが、検出素子は特に限定する必要はなく、リセット動作からの要因に依存して感度特性を異ならせるセンサにも同様に適用できる。
【００１０】
１素子の構成は光検出部２１と電荷の蓄積及び読み取りを制御するスイッチングＴＦＴ２２とで構成され、一般にはガラスの基板上に配されたアモーファスシリコン（α−Ｓｉ）で形成される。光検出部２１中の２１Ｃはこの例では単に寄生キャパシタンスを有した光ダイオードでも良く、光ダイオード２１Ｄと検出器のダイナミックレンジを改良するように追加コンデンサ２１Ｃを並列に含んでいる光検出器と捉えても良い。
【００１１】
ダイオード２１ＤのアノードＡは共通電極であるバイアス配線Ｌｂに接続され、カソードＫはコンデンサ２１Ｃに蓄積された電荷を読み出すための制御自在なスイッチングＴＦＴ２２に接続されている。この例では、スイッチングＴＦＴ２２はダイオード２１ＤのカソードＫと電荷読み出し用増幅器２６との間に接続された薄膜トランジスタである。
【００１２】
信号電荷は、スイッチングＴＦＴ２２とリセット用スイッチング素子２５を操作してコンデンサ２１Ｃをリセットした後に、Ｘ線を放射することにより、光ダイオード２１Ｄで放射線量に応じて電荷発生し（Ｘ線を可視光に変換するシンチレータは図示しない）、コンデンサ２１Ｃに蓄積される。その後、再度、信号電荷はスイッチングＴＦＴ２２とリセット用スイッチング素子２５を操作して容量素子２３に電荷を転送する。そして、光ダイオード２１Ｄにより蓄積された量を電位信号として前置増幅器２６によって読み出し、Ａ／Ｄ変換を行うことにより入射放射線量を検出する。
【００１３】
図２は２次元に配列した光電変換装置を表した等価回路図である、図１で示された光電変換素子を具体的に２次元に拡張して構成した場合における光電変換動作について述べる。
【００１４】
光検出器の画素は、２０００×２０００〜４０００×４０００程度の画素から構成され、センサ面積は２００ｍｍ×２００ｍｍ〜５００ｍｍ×５００ｍｍ程度である。図２において、光検出器は４０９６×４０９６の画素から構成され、センサ面積は４３０ｍｍ×４３０ｍｍである。よって、１画素のサイズは約１０５μｍ×１０５μｍである。１ブロック内の４０９６画素を横方向に配線し、４０９６ラインを順に縦に配置することにより各画素を２次元的に配置している。
【００１５】
上記の例では４０９６×４０９６画素の光検出器器を１枚の基板で構成した例を示したが、４０９６×４０９６画素の光検出器器を２０４８×２０４８個の画素を持つ４枚の光検出器で構成することもできる。２０４８×２０４８個の検出器を４枚で１つの光検出器器を構成する場合は、分割して製作することにより歩留まりが向上する等のメリットがある。
【００１６】
前述の通り１画素は、光電変換素子２１とスイッチングＴＦＴ２２とで構成される。２１（１，１）〜２１（４０９６，４０９６）は前述の光電変換素子２１に対応するものであり、光検出ダイオードのカソード側をＫ、アノード側をＡとして表している。２２（１，１）〜２２（４０９６，４０９６）はスイッチングＴＦＴ２２に対応するものである。
【００１７】
２次元光検出器の各列の光電変換素子２１（ｍ，ｎ）のＫ電極は対応するスイッチングＴＦＴ２２（ｍ，ｎ）のソース、ドレイン導電路によりその列に対する共通の列信号線（Ｌｃ１〜Ｌｃ４０９６）に接続されている。例えば、列１の光電変換素子２１（１，１）〜２１（１，４０９６）は第１の列信号配線Ｌｃ１に接続されている。各行の光電変換素子２１のＡ電極は共通にバイアス配線Ｌｂを通して前述のモードを操作するバイアス電源３１に接続されている。各行のＴＦＴ２２のゲート電極は、行選択配線（Ｌｒ１〜Ｌｒ４０９６）に接続されている。例えば、行１のＴＦＴ２２（１，１）〜２２（４０９６，１）は行選択配線Ｌｒ１に接続される。行選択配線Ｌｒは、ラインセレクタ部３２を通して撮像制御部３３に接続されている。ラインセレクタ部３２は、例えばアドレスデコーダ３４と４０９６個のスイッチ素子３５から構成される。この構成により任意のラインＬｒｎを読み出すことが可能である。ラインセレクタ部３２は、最も簡単に構成するならば単に液晶ディスプレイ等に用いられているシフトレジスタによって構成することも可能である。
【００１８】
列信号配線Ｌｃは、撮像制御部３３（図示しない）により制御される信号読み出し部３６に接続されている。２５は列信号配線Ｌｒをリセット基準電源２４の基準電位にリセットするためのスイッチ、２６は信号電位を増幅するための前置増幅器、３８はサンプルホールド回路、３９はアナログマルチプレクサ、４０はＡ／Ｄ変換器をそれぞれ表す。それぞれの列信号配線Ｌｒｎの信号は、前置増幅器２６により増幅され、サンプルホールド回路３８によりホールドされる。その出力は、アナログマルチプレクサ３９により、順次Ａ／Ｄ変換器４０へ出力され、デジタル値に変換され画像処理部１０（図示しない）に転送される。
【００１９】
本実施の形態の光電変換装置は４０９６×４０９６個の画素を４０９６個のラインＬｃｎに分け、１列当たり４０９６画素の出力を同時に転送し、この列信号配線Ｌｃを通して４０９６個の前置増幅器２６、４０９６個のサンプルホールド部３８を通してアナログマルチプレクサ３９によって順次、Ａ／Ｄ変換器４０に出力される。図２ではあたかもＡ／Ｄ変換器４０が１つで構成されているように表されているが、実際には４〜３２の系統で同時にＡ／Ｄ変換を行う。これは、アナログ信号帯域、Ａ／Ｄ変換レートを不必要に大きくすることなく、画像信号の読み取り時間を短くすることが要求されるためである。
【００２０】
図３は本発明を概念的に説明するブロック図である。
【００２１】
センサからの電荷情報は、読出し回路で増幅された後にＡＤ変換される。デジタルされたデータは、オフセット回路に送られると同時に、累積回路で各チャンネル（素子）毎に累積値が計算される。センサはＸ線の受信に先立ってリセット回路によりリセットされる。ここでは、図１で説明したリフレッシュとリセットを同義で使用する。
【００２２】
図４に本発明で使用するＭＩＳ型センサのリセットからのオフセット特性を示す。オフセット値は、リセット（リフレッシュ）直後は大きく概略指数的に減衰する。このためにリフレッシュ直後１００−２００ｍｓであるので、オフセット値が小さくなってから使用する。駆動回路の駆動履歴は、駆動記録回路で記録されができる放射線画像撮影装置を出されるまでの時間を各読出し動作毎に記録する。この記録は補正係数を作成するためのキャリブレーションモード時と実際の撮影モード時とが別々に記録される。
【００２３】
図５と図６にキャリブレーションモード時に記録されるデータの概略特性を示す。
【００２４】
図５はリセットからの累積電荷読出しに対してゲインが変動する様子を示している。キャリブレーションモード時では、リセット後に一定量のＸ線の曝射を連続して、その間の出力値をチャンネル毎に記録する。このゲインのドリフトは、（１）検出部の電荷生成過程のドリフト、（２）コンデンサからの電荷取り出し過程のドリフト、の何れに依存するものか明確には分離できないが、ここでは累積読出し電荷量に依存する特性として説明する。
【００２５】
図６は同様に各素子に対する読出し回数に依存するデータである。
【００２６】
図５のデータ収集過程で、１回の読出しに対して入射するＸ線量（光量）を小さくした場合と大きくした場合では、同一累積読出しに対してゲイン変動が発生することに注目している。
【００２７】
図６は同一の累積読出し電荷であっても、読出し回数の多い場合ほど、ゲインが小さくなることを示している。注目する点は、図６において、読出し回数が或る程度の回数まではゲインドリフトがないことである。つまり、或る読出し回数までは読出し回数によりゲイン補正をする必要がないことを示している。このような限界読出し回数は、制御回路に記憶され、補正が必要ない読出し回数では読出し回数によるゲイン補正は行われない。
【００２８】
キャリブレーション時の駆動記録回路での記録は、図４〜図６までの補正用係数を作るための時間データの記録になる。この時間軸データを基に実際の読出しデータから、上記図４〜図６までの特性が計算されるが、細かい時間分解能、或はは細かい累積電荷分解能で特性を記憶することは、補正係数部に膨大なメモリを必要とする。
【００２９】
よって、粗い分解能で係数を記憶し、記憶したポイントの間に相当する係数は補間演算によって求めることもできる。キャリブレーションデータ時の記録用係数作成や、撮影モード時の対応補正係数の算出は、特別な回路を用意する必要がなくＤＳＰ（Digital  Signal  Processor）やＣＰＵで演算可能である。
【００３０】
撮影時の駆動は、操作卓を介して装置を操作する撮影技師に依存している。つまり、撮影部位（心臓、脳、胃）に依存して撮影線量も動画像の取り込みスピードも異なる。又、患者が子どもであるか成人であるかによっても異なる。
【００３１】
操作卓の指示に従って、制御回路はＸ線制御回路と介してＸ線の曝射タイミングや強度を制御し、駆動回路を介してセンサ駆動を制御し、補正されたデータの出力を、画像出力回路を制御することにより行う。
【００３２】
オフセット補正回路は、差分演算によって実現ざれる。撮影モードで読み出されたデータDorg（駆動時間は、駆動記録回路に記録されている）が、リセットから時間ｔ１から時間ｔ２までの積分であったとして、その素子のオフセット特性（図４に相当）がそれぞれoffset(t1)、offset(t2)とすれば、オフセット補正値Doffは、
Doff=Dorg-(offset(t1)+offset(t2))/2
で表すことができる。
【００３３】
補正係数の保存形式によっては、
Doff=Dorg-offset((t1+t2)/2)
としても良い。上記のオフセット特性は素子毎に記憶されているので、素子ごとに行われる。
【００３４】
ゲイン補正回路は乗算によって、素子毎に実現される。オフセット補正されたDoffが読み出された時の累積回路の出力をDculとする。ここで、累積値Dculには、最新の読出しのDorgも加算されていることに注意を要する。ゲイン補正は基本的に素子間の補正であるので、センサを構成する全素子のゲインを調整する補正係数はGij とする。  
Dgain=Gij・C(Dcul) ・Doff
ここで、C(Dcul) は累積回路の出力をDculの時の累積電荷成分ゲイン補正係数である。キャリブレーション時にC(Dcul) 係数を作成する際にゲインドリフトを計算する前に、データはオフセット補正される点に注意を要する。  
更に、読出し回数成分のゲイン補正を行うと、
Dgain=Gij・C(Dcul) ・T(n)・Doff
となる。
【００３５】
ここで、T(n)は読出し回数ｎの場合の読出し回数成分ゲイン補正係数である。
【００３６】
注意として、以上の式は、LOG 変換されたLOG 空間の演算ではなく、リニア空間での演算を示している。Ｘ線データを減衰係数空間に変換するのは上の式で得られたデータをLOG 変換する必要がある。
【００３７】
以上の説明においては、累積読出しデータ値と累積読出し電荷量を同義で使用している。又、以上の場合の他に、オフセット値が入射線量によって変動する場合もある。この場合は、キャリブレーション時に、Ｘ線曝射を伴う読み出しとオフセット読出しを繰り返し行って、リセット後の累積電荷読み出し量をパラメータとしてオフセット値の変動を係数化して保存し、撮影モード時の補正に使用することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明は、特にはフラットパネルを使用するＸ線デジタル断層撮影装置、或は動画像撮影装置に対して適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】センサ等価回路を示す図である。
【図２】フラットセンサパネルの回路図である。
【図３】本発明の実施例のブロックダイアグラムである。
【図４】オフセット特性の例を示す図である。
【図５】累積読出し電荷量に依存したゲイン特性ドリフトの例を示す図である。
【図６】読出し回数に依存したゲイン特性ドリフトの例を示す図である。
【符号の説明】
【００４０】
１０  画像処理部
２１  光検出部
２２  スイッチングＴＦＴ
２３  容量素子
２５  リセット用スイッチング素子
２６  前置増幅器
３１  バイアス電源
３２  ラインセレクタ
３３  撮像制御部
３９  アナログマルチブレクサ
４０  Ａ／Ｄ変換器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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